新高考物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案 8.1 電流 電阻 電功及電功率（含解析）

【備考2022】高考物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案8.1電流電阻電功及電功率知識框架知識框架一、電阻、電阻定律1．電阻(1)定義式：R＝eq\f(U,I).(2)物理意義：導(dǎo)體的電阻反映了導(dǎo)體對電流阻礙作用的大?。?．電阻定律：R＝ρeq\f(l,S).3．電阻率(1)物理意義：反映導(dǎo)體導(dǎo)電性能的物理量，是導(dǎo)體材料本身的屬性．(2)電阻率與溫度的關(guān)系①金屬的電阻率隨溫度升高而增大；②半導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而減?。虎鄢瑢?dǎo)體：當(dāng)溫度降低到絕對零度附近時，某些材料的電阻率突然減小為零，成為超導(dǎo)體．二、部分電路歐姆定律1．內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比，跟導(dǎo)體的電阻R成反比．2．公式：I＝eq\f(U,R).3．適用條件：適用于金屬導(dǎo)體和電解質(zhì)溶液導(dǎo)電，適用于純電阻電路．三、電功、電熱、電功率1．電功(1)定義：導(dǎo)體中的恒定電場對自由電荷的電場力做的功．(2)公式：W＝qU＝IUt(適用于任何電路)．(3)電流做功的實質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程．2．電功率(1)定義：單位時間內(nèi)電流做的功，表示電流做功的快慢．(2)公式：P＝W/t＝IU(適用于任何電路)．3．焦耳定律(1)電熱：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時間成正比．(2)計算式：Q＝I2Rt.4．熱功率(1)定義：單位時間內(nèi)的發(fā)熱量．(2)表達式：P＝eq\f(Q,t)＝I2R.核心素養(yǎng)核心素養(yǎng)1．x-t圖象的理解核心素養(yǎng)一對電阻、電阻定律的理解和應(yīng)用1．電阻與電阻率的區(qū)別(1)電阻是反映導(dǎo)體對電流阻礙作用大小的物理量，電阻大的導(dǎo)體對電流的阻礙作用大．電阻率是反映制作導(dǎo)體的材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，電阻率小的材料導(dǎo)電性能好．(2)導(dǎo)體的電阻大，導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能不一定差；導(dǎo)體的電阻率小，電阻不一定小，即電阻率小的導(dǎo)體對電流的阻礙作用不一定?。?3)導(dǎo)體的電阻、電阻率均與溫度有關(guān)．2．電阻的決定式和定義式的區(qū)別公式R＝ρeq\f(l,S)R＝eq\f(U,I)區(qū)別電阻定律的決定式電阻的定義式說明了電阻的決定因素提供了一種測定電阻的方法，并不說明電阻與U和I有關(guān)只適用于粗細均勻的金屬導(dǎo)體和濃度均勻的電解質(zhì)溶液適用于任何純電阻導(dǎo)體核心素養(yǎng)二對歐姆定律及伏安特性曲線的理解1．歐姆定律不同表達式的物理意義(1)I＝eq\f(U,R)是歐姆定律的數(shù)學(xué)表達式，表示通過導(dǎo)體的電流I與電壓U成正比，與電阻R成反比．(2)公式R＝eq\f(U,I)是電阻的定義式，它表明了一種測量電阻的方法，不能錯誤地認為“電阻跟電壓成正比，跟電流成反比”．2．對伏安特性曲線的理解(1)圖5中，圖線a、b表示線性元件，圖線c、d表示非線性元件．(2)圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)，斜率越大，電阻越小，故Ra<Rb(如圖5甲所示)．(3)圖線c的電阻減小，圖線d的電阻增大(如圖乙所示)．圖5(4)伏安特性曲線上每一點的電壓坐標(biāo)與電流坐標(biāo)的比值對應(yīng)這一狀態(tài)下的電阻．深化拓展(1)在I－U曲線上某點切線的斜率不是電阻的倒數(shù)．(2)要區(qū)分是I－U圖線還是U－I圖線．(3)對線性元件：R＝eq\f(U,I)＝eq\f(ΔU,ΔI)；對非線性元件：R＝eq\f(U,I)≠eq\f(ΔU,ΔI).應(yīng)注意，線性元件不同狀態(tài)時比值不變，非線性元件不同狀態(tài)時比值不同．核心素養(yǎng)三電功、電熱、電功率和熱功率1．電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的量度，電熱是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量度．計算電功時用公式W＝IUt，計算電熱時用公式Q＝I2Rt.2．從能量轉(zhuǎn)化的角度來看，電功和焦耳熱之間的數(shù)量關(guān)系是W≥Q、UIt≥I2Rt.(1)純電阻電路：如電爐等構(gòu)成的電路，電流做功將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時有W＝Q.計算時可任選一公式：W＝Q＝Pt＝I2Rt＝UIt＝eq\f(U2,R)t.(2)非純電阻電路：如含有電動機、電解槽等的電路，電流做功除將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為機械能、化學(xué)能等，此時有W>Q.電功只能用公式W＝UIt來計算，焦耳熱只能用公式Q＝I2Rt來計算．對于非純電阻電路，歐姆定律不再適用．

典例精講典例精講1．下列說法中正確的是()A．由R＝eq\f(U,I)可知，電阻與電壓、電流都有關(guān)系B．由R＝ρeq\f(l,S)可知，電阻只與導(dǎo)體的長度和橫截面積有關(guān)系C．各種材料的電阻率都與溫度有關(guān)，金屬的電阻率隨溫度的升高而減小D．所謂超導(dǎo)現(xiàn)象，就是當(dāng)溫度降低到接近絕對零度的某個臨界溫度時，導(dǎo)體的電阻率突然變?yōu)榱愕默F(xiàn)象解析：R＝eq\f(U,I)是電阻的定義式，R與電壓和電流無關(guān)，故A錯誤；R＝ρeq\f(l,S)是電阻的決定式，即電阻與ρ、l、S都有關(guān)系，故B錯誤；電阻率都與溫度有關(guān)，金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，故C錯誤；當(dāng)溫度降低到接近絕對零度的某個臨界溫度時，導(dǎo)體的電阻率突然變?yōu)榱愕默F(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象，故D正確．答案：D2．某導(dǎo)體中的電流隨其兩端電壓的變化如圖所示，則下列說法中正確的是()A．加5V電壓時，導(dǎo)體的電阻約是5ΩB．加11V電壓時，導(dǎo)體的電阻約是1.4ΩC．由圖可知，隨著電壓的增大，導(dǎo)體的電阻不斷減小D．此導(dǎo)體為線性元件解析：對某些導(dǎo)電器材，其伏安特性曲線不是直線，但曲線上某一點的eq\f(U,I)值仍表示該點所對應(yīng)的電阻值．當(dāng)導(dǎo)體加5V電壓時，電阻R1＝eq\f(U,I)＝5Ω，A正確；當(dāng)導(dǎo)體加11V電壓時，由題圖知電流約為1.4A，電阻R2大于1.4Ω，B錯誤；當(dāng)電壓增大時，eq\f(U,I)值增大，即導(dǎo)體的電阻增大，導(dǎo)體為非線性元件，C、D錯誤．過關(guān)訓(xùn)練答案：A過關(guān)訓(xùn)練一、填空題1．（1）電流是矢量，電荷定向移動的方向為電流的方向。（______）（2）由R＝SKIPIF1<0可知，導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端電壓成正比，與流過導(dǎo)體的電流成反比。（______）（3）由ρ＝SKIPIF1<0知，導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的電阻和橫截面積的乘積成正比，與導(dǎo)體的長度成反比。（______）（4）公式W＝UIt適用于任何電路求電功。（______）（5）公式Q＝I2Rt只適用于純電阻電路求電熱。（______）（6）電流I隨時間t變化的圖像與時間軸所圍面積表示通過導(dǎo)體橫截面的電荷量。（______）二、單選題2．安培提出了著名的分子電流假說．根據(jù)這一假說，電子繞核運動可等效為一環(huán)形電流．設(shè)電量為e的電子以速率v繞原子核沿順時針方向做半徑為r的勻速圓周運動，下列關(guān)于該環(huán)形電流的說法正確的是A．電流大小為SKIPIF1<0，電流方向為順時針B．電流大小為SKIPIF1<0，電流方向為逆時針C．電流大小為SKIPIF1<0，電流方向為順時針D．電流大小為SKIPIF1<0，電流方向為逆時針3．如圖所示是一根粗細均勻的橡膠棒，其橫截面積為S，由于與毛皮發(fā)生摩擦而均勻帶負電，若已知該橡膠棒每米長度所帶的電荷量為q，則當(dāng)該棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運動時，形成的等效電流為（）A．vq B．SKIPIF1<0 C．qvS D．SKIPIF1<04．設(shè)法維持一段矩形金屬導(dǎo)體溫度不變，隨著加在導(dǎo)線兩端的電壓減小，則有A．金屬導(dǎo)體電阻變小 B．金屬導(dǎo)體材質(zhì)的電阻率變小C．導(dǎo)體電流不變 D．導(dǎo)體內(nèi)自由電子定向移動的速率減小5．一個阻值為2Ω的電阻，通過它的電流強度為2A，則下列說法正確的是（）A．1s內(nèi)通過該電阻的電荷量為1C B．該電阻1s內(nèi)的發(fā)熱量為4JC．該電阻1s內(nèi)的發(fā)熱量為8J D．該電阻發(fā)熱功率是4W6．有一橫截面積為S的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中的電流強度為I，設(shè)每單位體積的中有n個自由電子，電子的電量為q，此時電子的定向移動速度為v，在△t時間內(nèi)，通過導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為（）A．nvS△tB．nv△tC．D．7．R1和R2分別標(biāo)有“2Ω，1.0A”和“4Ω，0.5A”，將它們串聯(lián)后接入電路中，如圖所示，則此電路中允許消耗的最大功率為（）A．1.5W B．3.0W C．5.0W D．6.0W三、解答題8．相距11km的A、B兩地用兩導(dǎo)線連接，由于受到暴風(fēng)雨的影響，在某處一根樹枝壓在兩根導(dǎo)線上造成故障．為查明故障地點，先在A處加12V的電壓，在B處測得電壓為10V；再在B處加上12V電壓，在A處測得電壓為4V，問故障地點離A處多遠？9．如圖所示，有一提升重物用的直流電動機，內(nèi)阻r=0.6Ω，R=10Ω，U=160V，理想電壓表的讀數(shù)為110V，求（1）通過電動機的電流是多少？（2）輸入到電動機的電功率是多少？（3）在電動機中發(fā)熱的功率是多少？1．如圖所示，電源的電動勢為30V，內(nèi)阻為1Ω，與一個標(biāo)有“6V,12W”的電燈和一個繞線電阻為2Ω的電動機串聯(lián)．開關(guān)閉合后，電路中的電燈正常發(fā)光，則電動機輸出的機械功率為()A．36W B．44WC．48W D．60W2．(多選)R1和R2是材料相同、厚度相同、上下表面都為正方形的導(dǎo)體，但R1的尺寸比R2大得多，把它們分別連接在如圖所示電路的A、B兩端，接R1時電壓表的讀數(shù)為U1，接R2時電壓表的讀數(shù)為U2，則下列判斷正確的是()A．R1＝R2 B．R1＞R2C．U1＜U2 D．U1＝U2考題預(yù)測參考答案1解析：電路中的電燈正常發(fā)光，說明電路中電流為I＝eq\f(P,U)＝2A，電燈兩端電壓為6V，電源內(nèi)阻上電壓為2V，電動機兩端電壓為U機＝E－6V－2V＝22V，電動機輸入功率P入＝U機I＝22×2W＝44W，電動機繞線電阻發(fā)熱功率P熱＝I2R＝8W，故電動機輸出的機械功率為P出＝P入－P熱＝36W，選項A正確．答案：A2解析：電流從導(dǎo)體的橫截面流過，由電阻定律R＝ρeq\f(L,S)＝ρeq\f(a,ad)＝eq\f(ρ,d)，可見電阻與邊長a無關(guān)，選項A正確；因外電阻相同，故路端電壓相等，選項D正確．答案：AD過關(guān)訓(xùn)練參考答案1．×××√×√【詳解】（1）電流雖然有方向，但是不符合平行四邊形定則，是標(biāo)量，故錯誤；（2）導(dǎo)體的電阻是自身的性質(zhì)，與導(dǎo)體兩端的電壓，通過導(dǎo)體的電流無關(guān)，故錯誤；（3）導(dǎo)體的電阻率是自身的性質(zhì)，與導(dǎo)體的電阻和橫截面積的無關(guān)，與導(dǎo)體的長度無關(guān)，故錯誤；（4）公式W＝UIt適用于任何電路求電功，故正確；（5）公式Q＝I2Rt只適用于所有電路求電熱，故錯誤；（6）電流I隨時間t變化的圖像與時間軸所圍面積表示通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，故正確。2．D【詳解】電子繞核運動可等效為一環(huán)形電流，電子運動周期為SKIPIF1<0，根據(jù)電流的定義式可得電流強度為：SKIPIF1<0，因為電子帶負電，所以電流方向與電子定向移動方向相反，即沿逆時針方向，故D正確，ABC錯誤．3．A【詳解】棒沿軸線方向以速度v做勻速直線運動時，單位時間內(nèi)通過的距離為vΔt，單位時間內(nèi)通過的電荷量Q=qvΔt，得到等效電流為SKIPIF1<0.A．vq，與結(jié)論相符，選項A正確；B．SKIPIF1<0，與結(jié)論不相符，選項B錯誤；C．qvS，與結(jié)論不相符，選項C錯誤；D．SKIPIF1<0，與結(jié)論不相符，選項D錯誤；4．D【詳解】A．導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓無關(guān)，所以減小導(dǎo)體兩端的電壓不影響導(dǎo)體的電阻，故A錯誤；B．導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的電壓無關(guān)，所以減小導(dǎo)體兩端的電壓不影響導(dǎo)體的電阻率，故B錯誤；C．根據(jù)歐姆定律可知，SKIPIF1<0，電壓減小，電阻不變，電流減小，故C錯誤；D．加在導(dǎo)線兩端的電壓減小而電阻不變，電流減小，由I=neSv，單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)目不變，導(dǎo)體的橫截面積S不變，則導(dǎo)體內(nèi)自由電子定向移動的速率變小，故D正確．5．C【解析】1s內(nèi)通過電阻的電荷量為q=It=2×1C=2C，故A錯誤；1s內(nèi)的發(fā)熱量為Q=I2Rt=22×2×1J=8J，故B錯誤，C正確；電阻的發(fā)熱功率為P=I2R=22×2W=8W，故D錯誤．故選C．6．A【解析】【詳解】在t時間內(nèi)，以速度v移動的電子在銅導(dǎo)線中通過的距離為vt，由于銅導(dǎo)線的橫截面積為S，則在t時間內(nèi)，電子經(jīng)過的導(dǎo)線體積為V=vtS;又由于單位體積的導(dǎo)線有n個自由電子，則在t時間內(nèi)，通過導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為N=nvSt。由于流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，則在t時間內(nèi)，流經(jīng)導(dǎo)線的電荷量為Q=It，而電子的電荷量為e，則t時間內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為：；故只有A正確，B,C,D錯誤；故選A.【點睛】本題計算自由電子的個數(shù)，要注意從不同的角度來分析問題，一是從微觀運動的角度，二是從電流強度的角度．7．A【詳解】試題分析：串聯(lián)電路中各用電器電流相同，允許最大電流應(yīng)小于等于0.5A，由SKIPIF1<0，可知R1和R2在最大允許電流時的功